A rápida cura de falhas pode reescrever a física dos terremotos

“Descobrimos que falhas profundas podem curar-se em poucas horas”, disse Amanda Thomas, professora de ciências terrestres e planetárias na UC Davis e autora correspondente do artigo. “Isso nos leva a reavaliar o comportamento reológico da falha e se estamos negligenciando algo muito importante.”

Eventos de deslizamento lento e mudança de estresse

Thomas, colega da UC Davis, professor James Watkins, e sua equipe investigaram eventos de escorregamento lento, ou SSEs, que se assemelham a terremotos extremamente lentos.

Terremotos regulares acontecem quando tensões que se acumulam à medida que as placas tectônicas se movem ao longo de séculos ou milênios são repentinamente liberadas, criando tremores intensos que duram apenas alguns segundos.

Por volta de 2002, disse Thomas, os pesquisadores identificaram um tipo diferente de atividade sísmica. Num evento de deslizamento lento, as tensões que se acumulam durante meses ou anos são aliviadas em movimentos de apenas alguns centímetros que ocorrem gradualmente ao longo de dias, semanas ou meses.

Repetição do deslizamento na zona de subducção de Cascadia

Para compreender melhor estes eventos profundos, a equipa examinou dados sísmicos da zona de subducção de Cascadia, no noroeste do Pacífico, onde a placa Juan de Fuca está a deslizar por baixo da placa norte-americana. Os eventos de deslizamento lento aqui não se comportam como terremotos típicos. O mesmo segmento de falha pode escorregar novamente dentro de horas ou dias, o que indica que a falha recuperou parcialmente a força e que o estresse retornou muito rapidamente.

Thomas observou que mesmo pequenas forças de maré revelam a rapidez com que o estresse pode se reconstruir. A atração gravitacional do Sol e da Lua afeta a crosta terrestre da mesma forma que influencia as marés oceânicas. Além disso, a mudança de peso da água do mar também aplica pressão às rochas abaixo.

A questão restante é como a falha consegue se recuperar tão rapidamente.

Experimentos de alta pressão revelam cura rápida

Watkins, geoquímico especializado no comportamento de minerais em altas temperaturas e pressões, utilizou equipamentos de laboratório capazes de simular as condições encontradas nas profundezas da crosta ou abaixo de um vulcão.

Para recriar as consequências de um evento de deslizamento lento, Watkins e Thomas colocaram quartzo em pó em um cilindro de prata, selaram-no e colocaram-no sob 1 Gigapascal de pressão (10.000 vezes a pressão atmosférica) a 500 graus Celsius.

“Estamos simulando o que acontece após um evento de escorregamento lento”, disse Watkins. “Nós cozinhamos e olhamos.”

Os pesquisadores mediram a velocidade das ondas sonoras que viajavam através do quartzo tratado, depois abriram os cilindros e examinaram as amostras usando microscopia eletrônica.

Eles descobriram que os grãos minerais haviam se soldado novamente durante a compressão.

“É como uma cola rápida para falhas”, disse Thomas. “É muito rápido e você pode obter uma recuperação significativa da força.”

A coesão pode desempenhar um papel maior do que o esperado

Esta capacidade das falhas de recuperar força, conhecida como coesão, pode ser significativa também em outros ambientes tectônicos, incluindo sistemas mais rasos e regiões responsáveis ​​por grandes terremotos.

“A coesão é negligenciada na maioria dos modelos”, disse Thomas. “Sob certas condições, a coesão pode ser mais importante do que pensávamos.”

Thomas e Watkins receberam recentemente uma nova bolsa da National Science Foundation para expandir sua investigação sobre coesão em falhas sísmicas.

“Ele liga eventos em escala microscópica a grandes terremotos em uma escala de centenas de quilômetros”, disse Watkins.

Contribuintes adicionais para o estudo incluem Nicholas Beeler, US Geological Survey; Melodie French, Universidade Rice; Whitney Behr, ETH Zürich, Suíça e Mark Reed, Universidade de Oregon.